JP2550717B2 - 半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子の製造方法Info
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- JP2550717B2 JP2550717B2 JP1216549A JP21654989A JP2550717B2 JP 2550717 B2 JP2550717 B2 JP 2550717B2 JP 1216549 A JP1216549 A JP 1216549A JP 21654989 A JP21654989 A JP 21654989A JP 2550717 B2 JP2550717 B2 JP 2550717B2
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- gallium arsenide
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- laser device
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体レーザ素子の共振器端面近傍に電流が
注入されず高出力まで安定して動作するレーザ素子とそ
の製造方法に関するものである。
注入されず高出力まで安定して動作するレーザ素子とそ
の製造方法に関するものである。
（従来の技術） これまで第５図に示すような構造の半導体レーザ素子
がジャーナルオブクァンタムエレクトロニクス（IEEE J
OURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS.VOL.QE-23.NO.6 JUNE
1987 pp.760）で報告されている。この半導体レーザ素
子は、その共振器端面において活性層に電流が注入され
ないように両端面とその近傍に電流狭搾層が形成されて
いる。その製法は次のようなものである。
がジャーナルオブクァンタムエレクトロニクス（IEEE J
OURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS.VOL.QE-23.NO.6 JUNE
1987 pp.760）で報告されている。この半導体レーザ素
子は、その共振器端面において活性層に電流が注入され
ないように両端面とその近傍に電流狭搾層が形成されて
いる。その製法は次のようなものである。
まず、ｐ型ガリウムヒ素基板101上にエッチングによ
りメサ状の島を形成しておく（第５図（ａ））。その上
に液層エピタキシャル成長法により島の上に電流狭搾層
となるｎ型ガリウムヒ素102を成長させる（第５図
（ｂ））。次に、島に平行な方向に２本のメサを形成す
る。メサの間の溝は先に形成したｐ型ガリウムヒ素の島
に達し、しかも島以外の所では基板との間にｎ型ガリウ
ムヒ素層を残すようにする（第５図（ｃ））。この上
に、さらに液層エピタキシャル成長法によりｐ型アルミ
ニウムガリウムヒ素クラッド層103、活性層104、ｎ型ア
ルミニウムガリウムヒ素クラッド層105、ｎ型ガリウム
ヒ素キャップ層106を続けて成長し、レーザ構造が完成
する（第５図（ｄ））。pn両側面に電極を形成した後、
島と島の間でへき開し共振器を形成することにより、共
振器端面においてはｐ型ガリウムヒ素基板101とｐ型ク
ラッド層103の間にｎ型ガリウムヒ素電流狭搾層102があ
るため活性層104に電流が注入されない構造となる。
りメサ状の島を形成しておく（第５図（ａ））。その上
に液層エピタキシャル成長法により島の上に電流狭搾層
となるｎ型ガリウムヒ素102を成長させる（第５図
（ｂ））。次に、島に平行な方向に２本のメサを形成す
る。メサの間の溝は先に形成したｐ型ガリウムヒ素の島
に達し、しかも島以外の所では基板との間にｎ型ガリウ
ムヒ素層を残すようにする（第５図（ｃ））。この上
に、さらに液層エピタキシャル成長法によりｐ型アルミ
ニウムガリウムヒ素クラッド層103、活性層104、ｎ型ア
ルミニウムガリウムヒ素クラッド層105、ｎ型ガリウム
ヒ素キャップ層106を続けて成長し、レーザ構造が完成
する（第５図（ｄ））。pn両側面に電極を形成した後、
島と島の間でへき開し共振器を形成することにより、共
振器端面においてはｐ型ガリウムヒ素基板101とｐ型ク
ラッド層103の間にｎ型ガリウムヒ素電流狭搾層102があ
るため活性層104に電流が注入されない構造となる。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の構造では素子の完成までに２回
のエッチングと３回の成長が必要であり、生産性が悪い
上に、位置合わせの工程が多く素子歩留まりの点でもよ
くない。
のエッチングと３回の成長が必要であり、生産性が悪い
上に、位置合わせの工程が多く素子歩留まりの点でもよ
くない。
本発明の目的は、少ない成長回数で高い生産性と歩留
まりを持ち、しかも高出力で安定して動作する素子の構
造とその製造方法を提供することにある。
まりを持ち、しかも高出力で安定して動作する素子の構
造とその製造方法を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 前述の課題を解決するために本発明が提供す方法は、
ガリウムヒ素基板に順に形成したアルミ組成の異なる第
１クラッド層、活性層、メサ状のストライプ状導波路を
設けた第２クラッド層のアルミニウムガリウムヒ素ダブ
ルヘテロ構造を有する半導体レーザ素子の製造方法にお
いて、エッチングにより前記第２クラッド層にメサ形状
の導波路を形成する際、前記ストライプの長手方向の一
部の領域においてストライプの幅を細くしたマスクを用
い、エッチングによってその細くしたストライプ部分で
メサが途切れ、且つ前記第２クラッド層の活性層側に凸
型の形状を残るようにした後、一様に電流狭搾層を埋め
込み、メサの途切れた領域においてへき開し半導体レー
ザの共振器端面を形成する。
ガリウムヒ素基板に順に形成したアルミ組成の異なる第
１クラッド層、活性層、メサ状のストライプ状導波路を
設けた第２クラッド層のアルミニウムガリウムヒ素ダブ
ルヘテロ構造を有する半導体レーザ素子の製造方法にお
いて、エッチングにより前記第２クラッド層にメサ形状
の導波路を形成する際、前記ストライプの長手方向の一
部の領域においてストライプの幅を細くしたマスクを用
い、エッチングによってその細くしたストライプ部分で
メサが途切れ、且つ前記第２クラッド層の活性層側に凸
型の形状を残るようにした後、一様に電流狭搾層を埋め
込み、メサの途切れた領域においてへき開し半導体レー
ザの共振器端面を形成する。
（作用） 本発明では、端面近傍においてストライプを途切れさ
せ、端面において電流の注入されない構造としている。
したがって、端面に沿って活性層を流れる表面電流が低
減されるのでレーザ素子の端面における劣化を抑えるこ
とができ、最大動作出力が向上し、同時に高出力での信
頼性も改善される。
せ、端面において電流の注入されない構造としている。
したがって、端面に沿って活性層を流れる表面電流が低
減されるのでレーザ素子の端面における劣化を抑えるこ
とができ、最大動作出力が向上し、同時に高出力での信
頼性も改善される。
また本発明では、ストライプの途切れたレーザ端面の
活性層の発光点近傍の第２クラッド層に凸型の形状を設
けることにより導波路となるメサの途切れた端面近傍に
おいても活性層で発生した光が効果的に導波されるの
で、閾値の上昇や効率の低下を少なく抑えることができ
る。
活性層の発光点近傍の第２クラッド層に凸型の形状を設
けることにより導波路となるメサの途切れた端面近傍に
おいても活性層で発生した光が効果的に導波されるの
で、閾値の上昇や効率の低下を少なく抑えることができ
る。
また、本発明による半導体レーザ素子の製造方法の実
施例では、ガリウムヒ素基板に順に形成たアルミ組成の
異なる第１クラッド層、活性層、第２クラッド層のアル
ミニウムガリウムヒ素ダブルヘテロ構造においてエッチ
ングにより第２クラッド層にメサ形状の導波路ストライ
プを形成する際、一部の領域においてストライプの幅を
細くしたマスクを用い、エッチングによって細くしたメ
サが途切れ且つ第２クラッド層の活性層側に緩やかな凸
型の形状を残すようにした後、一様に電流狭搾層を埋め
込んで、最後にメサの途切れた領域においてへき開し半
導体レーザの共振器端面を形成することにより、１回の
マスク形成及びエッチング工程でレーザ素子の作製でき
るため歩留まりが高く、結晶成長が２回で済むため、生
産性が向上する。
施例では、ガリウムヒ素基板に順に形成たアルミ組成の
異なる第１クラッド層、活性層、第２クラッド層のアル
ミニウムガリウムヒ素ダブルヘテロ構造においてエッチ
ングにより第２クラッド層にメサ形状の導波路ストライ
プを形成する際、一部の領域においてストライプの幅を
細くしたマスクを用い、エッチングによって細くしたメ
サが途切れ且つ第２クラッド層の活性層側に緩やかな凸
型の形状を残すようにした後、一様に電流狭搾層を埋め
込んで、最後にメサの途切れた領域においてへき開し半
導体レーザの共振器端面を形成することにより、１回の
マスク形成及びエッチング工程でレーザ素子の作製でき
るため歩留まりが高く、結晶成長が２回で済むため、生
産性が向上する。
（実施例） 次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明による半導体レーザ素子の一実施例を
示す構造図である。
示す構造図である。
ｎ型ガリウムヒ素基板１上に、アルミ組成0.45のｎ型
アルミニウムガリウムヒ素クラッド層２（厚さ1.5μ
ｍ）、アルミ組成0.15のアルミニウムガリウムヒ素活性
層３（厚さ0.04μｍ）が一様に形成され、その上にアル
ミ組成0.45のｐ型アルミニウムガリウムヒ素クラッド層
４（厚さ1.5μｍ）その一部に光の導波路となる幅５μ
ｍ、長さ300μｍのメサが形成される。また、このメサ
の上部にｐ型ガリウムヒ素キャップ層５（厚さ１μｍ）
が形成され、ｐ電極50と接触している。メサのない領域
にはｎ型ガリウムヒ素電流狭搾層10が一様に埋め込まれ
ており、メサの両端より長手方向に15μｍ離れたレーザ
共振器端面においてはメサ構造がなく、電流狭搾層10に
よって端面には直接電流が注入されない構造なってい
る。さらに、端面の活性層の発光点近傍のｐ型クラッド
層３に凸型の形状を設け、メサのない端面近傍での電流
狭搾層による光の吸収を抑えた構造になっている。
アルミニウムガリウムヒ素クラッド層２（厚さ1.5μ
ｍ）、アルミ組成0.15のアルミニウムガリウムヒ素活性
層３（厚さ0.04μｍ）が一様に形成され、その上にアル
ミ組成0.45のｐ型アルミニウムガリウムヒ素クラッド層
４（厚さ1.5μｍ）その一部に光の導波路となる幅５μ
ｍ、長さ300μｍのメサが形成される。また、このメサ
の上部にｐ型ガリウムヒ素キャップ層５（厚さ１μｍ）
が形成され、ｐ電極50と接触している。メサのない領域
にはｎ型ガリウムヒ素電流狭搾層10が一様に埋め込まれ
ており、メサの両端より長手方向に15μｍ離れたレーザ
共振器端面においてはメサ構造がなく、電流狭搾層10に
よって端面には直接電流が注入されない構造なってい
る。さらに、端面の活性層の発光点近傍のｐ型クラッド
層３に凸型の形状を設け、メサのない端面近傍での電流
狭搾層による光の吸収を抑えた構造になっている。
第２図（ａ）〜（ｃ）は本発明によるレーザ構造の製
造方法を順を追って示した各ステップにおける装置の斜
視図である。
造方法を順を追って示した各ステップにおける装置の斜
視図である。
まず、ｎ型ガリウムヒ素基板１上に、アルミ組成0.45
のｎ型アルミニウムガリウムヒ素クラッド層２（厚さ1.
5μｍ）、アルミ組成0.15のアルミニウムガリウムヒ素
活性層３（厚さ0.04μｍ）、アルミ組成0.45のｐ型アル
ミニウムガリウムヒ素クラッド層４（厚さ1.5μｍ）、
ｐ型ガリウムヒ素キャップ層５（厚さ１μｍ）を続けて
成長する。
のｎ型アルミニウムガリウムヒ素クラッド層２（厚さ1.
5μｍ）、アルミ組成0.15のアルミニウムガリウムヒ素
活性層３（厚さ0.04μｍ）、アルミ組成0.45のｐ型アル
ミニウムガリウムヒ素クラッド層４（厚さ1.5μｍ）、
ｐ型ガリウムヒ素キャップ層５（厚さ１μｍ）を続けて
成長する。
キャップ層５の上にスパッタによりSiO2を2000Å一様
に形成する。
に形成する。
さらに、この上にレジストを塗布し、幅３μｍのスト
ライプパターンにおいて、その一部で長さ300μｍに渡
り幅が10μｍに広がったパターンを形成する。これをふ
っ化水素水溶液中でSiO2をパターニングした後、レジス
トを剥離する（第４図（ａ））。
ライプパターンにおいて、その一部で長さ300μｍに渡
り幅が10μｍに広がったパターンを形成する。これをふ
っ化水素水溶液中でSiO2をパターニングした後、レジス
トを剥離する（第４図（ａ））。
そして、燐酸（H2PO4）：過酸化水素（H2O2）：純水
＝1:1:3の水溶液中でエッチングを行うと、図のよう
に、10μｍ幅のところではメサが形成され、３μｍの幅
のところではエッチングの途中でメサが途切れる（第４
図（ｂ））。
＝1:1:3の水溶液中でエッチングを行うと、図のよう
に、10μｍ幅のところではメサが形成され、３μｍの幅
のところではエッチングの途中でメサが途切れる（第４
図（ｂ））。
これをSiO26をマスクとしてｎ型ガリウムヒ素を選択
成長させると、10μｍ幅の所ではメサを挟むようにｎ型
ガリウムヒ素電流狭搾層10が形成され、また３μｍ幅の
所ではｐ型キャップ層とｐ型クラッド層の間にｎ型電流
狭搾層10が形成され、直接活性層に電流が注入されない
構造となる。
成長させると、10μｍ幅の所ではメサを挟むようにｎ型
ガリウムヒ素電流狭搾層10が形成され、また３μｍ幅の
所ではｐ型キャップ層とｐ型クラッド層の間にｎ型電流
狭搾層10が形成され、直接活性層に電流が注入されない
構造となる。
最後に、SiO2をふっ化水素水溶液によって除去する
（第４図（ｃ））。そうしてpn両面に電極を形成し、幅
10μｍのストライプからそれぞれ15μｍ離れたメサのな
いところでへき開して共振器端面を形成し、レーザ素子
が完成する。
（第４図（ｃ））。そうしてpn両面に電極を形成し、幅
10μｍのストライプからそれぞれ15μｍ離れたメサのな
いところでへき開して共振器端面を形成し、レーザ素子
が完成する。
ここで、結晶成長の方法は液層エピタキシャル成長法
でもよいし、気相成長法でもよい。ストライプに途切れ
た領域では電流狭搾層10によって、直接活性層に電流が
注入されず、同時に端面において凸型のｐクラッド層４
が残されているため光が端面付近の電流狭搾層で吸収さ
れることなく閾値の上昇や効率の低下を最小限に押さえ
ることができる。
でもよいし、気相成長法でもよい。ストライプに途切れ
た領域では電流狭搾層10によって、直接活性層に電流が
注入されず、同時に端面において凸型のｐクラッド層４
が残されているため光が端面付近の電流狭搾層で吸収さ
れることなく閾値の上昇や効率の低下を最小限に押さえ
ることができる。
（発明の効果） 以上説明したように本発明による半導体レーザ素子の
構造とその製造方法により、高出力で信頼性の高いレー
ザ素子が得られ、そのレーザ素子を２回の成長回数で歩
留まり良く製造することができる。
構造とその製造方法により、高出力で信頼性の高いレー
ザ素子が得られ、そのレーザ素子を２回の成長回数で歩
留まり良く製造することができる。
第１図は本発明の一実施例による半導体レーザ素子の構
造を示す斜視図、第２図（ａ）〜（ｃ）は本発明による
半導体レーザ素子の製造方法の一実施例を示す各工程に
おける装置の斜視図、第３図は従来例の半導体レーザ素
子の構造と製造方法を示す各工程における装置の斜視図
である。 １……ｎ型ガリウムヒ素基板、２……ｎ型アルミニウム
ガリウムヒ素クラッド層（アルミ組成0.45）、３……ア
ルミニウムガリウムヒ素活性層（アルミ組成0.15）４…
…ｐ型アルミニウムガリウムヒ素クラッド層（アルミ組
成0.45）、５……ｐ型ガリウムヒ素キャップ層、６……
SiO2マスク、10……ｎ型ガリウムヒ素電流狭搾層、50…
…ｐ電極、60……ｎ電極、101……ｐ型ガリウムヒ素基
板、102……ｎ型ガリウムヒ素電流狭搾層、103……ｐ型
アルミニウムガリウムヒ素クラッド層、104……アルミ
ニウムガリウムヒ素活性層、105……ｎ型アルミニウム
ガリウムヒ素クラッド層、106……ｎ型ガリウムヒ素キ
ャップ層。
造を示す斜視図、第２図（ａ）〜（ｃ）は本発明による
半導体レーザ素子の製造方法の一実施例を示す各工程に
おける装置の斜視図、第３図は従来例の半導体レーザ素
子の構造と製造方法を示す各工程における装置の斜視図
である。 １……ｎ型ガリウムヒ素基板、２……ｎ型アルミニウム
ガリウムヒ素クラッド層（アルミ組成0.45）、３……ア
ルミニウムガリウムヒ素活性層（アルミ組成0.15）４…
…ｐ型アルミニウムガリウムヒ素クラッド層（アルミ組
成0.45）、５……ｐ型ガリウムヒ素キャップ層、６……
SiO2マスク、10……ｎ型ガリウムヒ素電流狭搾層、50…
…ｐ電極、60……ｎ電極、101……ｐ型ガリウムヒ素基
板、102……ｎ型ガリウムヒ素電流狭搾層、103……ｐ型
アルミニウムガリウムヒ素クラッド層、104……アルミ
ニウムガリウムヒ素活性層、105……ｎ型アルミニウム
ガリウムヒ素クラッド層、106……ｎ型ガリウムヒ素キ
ャップ層。
Claims (1)
- 【請求項１】ガリウムヒ素基板に順に形成したアルミ組
成の異なる第一クラッド層、活性層、メサ状のストライ
プ状導波路を設けた第２クラッド層のアルミニウムガリ
ウムヒ素ダブルヘテロ構造を有する半導体レーザ素子の
製造方法において、エッチングにより前記第２クラッド
層にメサ形状の導波路を形成する際、前記ストライプの
長手方向の一部の領域においてストライプの幅を細くし
たマスクを用い、エッチングによってその細くしたスト
ライプ部分でメサが途切れ、且つ前記第２クラッド層の
活性層側に凸型の形状を残すようにした後、一様に電流
狭窄層を埋め込み、メサの途切れた領域においてへき開
し半導体レーザの共振器端面を形成することを特徴とす
る半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1216549A JP2550717B2 (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1216549A JP2550717B2 (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0380589A JPH0380589A (ja) | 1991-04-05 |
| JP2550717B2 true JP2550717B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=16690179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1216549A Expired - Lifetime JP2550717B2 (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2550717B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06302906A (ja) * | 1993-04-12 | 1994-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| JP3974852B2 (ja) | 2000-09-08 | 2007-09-12 | 三井化学株式会社 | 半導体レーザ素子 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS568889A (en) * | 1979-06-12 | 1981-01-29 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor laser |
| JPS6410687A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-13 | Japan Res Dev Corp | Semiconductor laser device |
| JP2563482B2 (ja) * | 1988-05-31 | 1996-12-11 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レーザアレイ装置 |
| JPH02125488A (ja) * | 1988-07-22 | 1990-05-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1989
- 1989-08-23 JP JP1216549A patent/JP2550717B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0380589A (ja) | 1991-04-05 |
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